우리는 모두 하나의 세포였다!
생명의 탄생, 삶과 죽음, 진화의 비밀까지
35억 년간 우리를 지배해온 놀라운 세포의 세계를 한 권에 담다
‘지금의 나’는 맨 처음 어떻게 시작되었을까? 지구에 나타난 최초의 생명체는 어떤 모습이었을까? 적어도 ‘지금의 나’의 모습, 모두가 지금 알고 있는 생명체의 모습은 결코 아니었을 것이다. 언제 어떻게 나타났는지 정확하게 밝혀지지 않았지만 확실한 것은 지구에 모습을 드러낸 최초의 생명체는 세포의 형태였으며, 그 작은 세포가 일종의 발전소 역할을 하며 긴 시간에 걸쳐 지금의 다양한 생명으로...
우리는 모두 하나의 세포였다!
생명의 탄생, 삶과 죽음, 진화의 비밀까지
35억 년간 우리를 지배해온 놀라운 세포의 세계를 한 권에 담다
‘지금의 나’는 맨 처음 어떻게 시작되었을까? 지구에 나타난 최초의 생명체는 어떤 모습이었을까? 적어도 ‘지금의 나’의 모습, 모두가 지금 알고 있는 생명체의 모습은 결코 아니었을 것이다. 언제 어떻게 나타났는지 정확하게 밝혀지지 않았지만 확실한 것은 지구에 모습을 드러낸 최초의 생명체는 세포의 형태였으며, 그 작은 세포가 일종의 발전소 역할을 하며 긴 시간에 걸쳐 지금의 다양한 생명으로 이어져왔다는 사실이다. 이 책은 이처럼 처음 지구에 생명이 나타났을 때부터 우리와 함께해온 세포의 대한 이야기를 하고 있다. 생명이란 무엇인지, 어떻게 성장하고 발전해왔는지, 35억 년 전부터 이어져온 생명의 기원을 이해하게 해주는 세포의 놀라운 세계로 우리를 초대한다.
260여 장의 정밀한 사진과 이해하기 쉬운 그림이 선사하는
흥미로운 시각 여행
이 책의 저자인 잭 챌로너는 깊이 있는 과학적 지식을 대중의 눈높이에 맞춰 소개해온 영국의 과학자이자 과학 전문 작가이다. 그는 이 책에서 어렵게 느껴지는 생명공학의 기본인 세포를 흥미로운 이야깃거리와 풍부한 자료를 엮어 하나의 이야기로 재탄생시킨다. 예를 들어 새의 알이 하나의 세포이며, 조류의 알 중에서 가장 큰 타조 알이 가장 큰 세포라는 사실은 추상적으로 느껴지던 세포라는 존재가 작은 생명이자 동시에 그 기원이라는 사실을 실감하게 한다. 또한 전 세계 사람들의 피부색이 다양한 이유가 멜라닌 세포의 차이 때문이라는 사실도 흥미롭다. 이 작은 세포 하나가 사람들의 피부색과 머리색을 결정하며 우리의 삶에 영향을 미치는 것이다.
이런 사실을 통해 세포는 눈에 보이지 않을 뿐 생명을 이루고 있는 근원이며, 태어남과 성장, 죽음까지 모든 활동에 세포를 빼고는 이야기할 수가 없다는 것을 알게 된다. 이 책은 과학 수업 시간 교과서를 통해 추상적으로 이해하던 따분한 이론 대신, 어디서도 볼 수 없었던 260여 장의 정밀한 사진과 이해하기 쉬운 그림으로 이 작은 세포가 어떻게 우리를 지배하고 있는지 알려준다. 생명공학과 의학을 공부하는 사람들은 물론 호기심 많은 청소년부터 성인 독자들까지 풍부한 과학 지식과 다채로운 자료가 펼쳐지는 흥미로운 시각 여행으로 우리를 데려간다.
‘사람도 처음에는 하나의 세포에서 시작한다’
생명에 대한 근원적인 탐구를 통해
살아 있는 것에 대한 깊은 이해와 경이감을 배우다
초등학교 시절, 현미경으로 양파의 표피세포를 처음 들여다보았던 놀라움을 기억하고 있을 것이다. 모든 생명 안에 우리 눈에는 보이지 않지만 바쁘게 움직이고 있는 또 다른 세계가 존재한다는 것을 알게 되는 순간이었다.
이 책은 지금으로부터 약 400여 년 전, 현미경을 발견하고 세포라는 생명을 구성하는 단위를 처음 발견한 과학자들의 이야기에서 출발한다. 이후 많은 과학자들이 세포에 매혹되었고, 그때까지 눈여겨보지 않았던 주위 생명들을 하나하나 들여다보고 글과 그림으로 기록하며 숨겨진 또 다른 세상을 탐구하기 시작했다. 이 연구가 생명의 암호라 불리는 DNA 구조와 게놈 연구로 이어져왔으며, 유전자를 직접 조작하여 새로운 생명을 만들어내는 데에 이르기까지를 흥미진진하게 풀어내고 있다.
세포는 인간의 역사, 생명의 역사와도 밀접한 관련이 있다. 세포는 끊임없이 다른 세포에서 만들어지고 이를 통해 DNA가 대대로 전해지며, 때로는 그것들이 환경에 맞게 조금씩 변형되어 발전이 이루어져왔다. 하나의 세포를 이해하는 것은 오늘날 존재하는 생명체들을 이해하는 것일 뿐만 아니라, 이제껏 지구에 살았던 생명체의 역사, 즉 진화 과정을 이해하기 위해서도 알아야 중요하다.
이 책이 보여주는 세포라는 작은 생명에 대한 근원적인 탐구는 살아 있는 모든 것들에 대한 깊은 이해와 경이감을 우리에게 선사한다. ‘사람도 처음에는 하나의 세포에서 시작한다’는 이 책의 첫 문장처럼 사람 역시 수정란이라는 세포에서 시작되어 성장하며, 우리 몸을 이루고 있는 수많은 세포 중 하나라도 문제가 생기면 살아갈 수 없다. 말라리아, 콜레라, 암, 많은 사람을 죽음에 이르게 한 질병 역시 모두 정상적이지 않은 세포의 출현으로 나타난 것이고 현재 그에 대한 세포 연구가 활발히 진행 중이다.
인공지능과 더불어 우리 사회를 바꿔놓을 세포 연구,
그것이 가져올 미래를 전망하는 살아 있는 교양과학서
이제 생명과학도 교양이다!
모든 생명이 태어난 순간부터 죽을 때까지 그 속에서 매순간 끊임없이 자신을 복제하고, 새로운 세포를 만들어내며, 스스로 이동하거나 변형되는 세포의 세계는 경이롭다. 오늘날 지구에 사는 생명체는 모두 하나 이상의 세포로 이루어져 있으며 그들의 성장과정과 일상적인 활동들 모두 세포의 활동으로 나타는 결과이다. ‘이 작은 세포들 하나가 생명 그 자체’라고 하는 저자의 말은 우리가 왜 세포에 대해 알아야 하는지에 대한 이유이기도 하다.
또한 지금도 진행 중인 세포에 대한 연구는 인공지능 연구와 함께 미래의 우리 사회를 바꾸어놓을 무궁무진한 가능성을 가지고 있다. 실제로 이미 1950년대에 생산량이 많고 질병을 잘 견디는 밀 품종을 유전자 변형으로 만들어내 불어나는 인구의 식량 문제를 해결한 사례가 있다. 또한 지금도 많은 사람들을 죽음으로 몰아넣는 암과 원인 모를 질병에 대한 연구가 진행 중이다. 이 연구가 우리를 어떤 미래로 데려다줄 지는 아무도 알 수 없지만 확실한 것은 이 작은 세포가 진화를 이끌어왔듯 미래의 방향에 대한 열쇠를 쥐고 있다는 사실이다. 그렇기 때문에 생명공학은 이제 과학적 지식을 넘어 우리가 알아야 할 하나의 교양이다. 이 책은 과학이 우리를 어디로 데려갈지에 대한 호기심을 심어주고, 현대과학에서 세포 연구의 가능성과 나아갈 방향에 대한 질문을 제시하는 흥미로운 교양과학서이다.
[책 속으로 추가]
신문 1면을 장식하는 또 다른 세균이 있다면 바로대장균이다. 사실 대장균의 대부분은 사람에게 전혀해롭지 않다. 오히려 도움을 주기도 한다. 대장균은 대장(결장)에 있는 몸에 좋은 원핵생물 중 하나로 비타민 K를 만들어내고, 다른 병원성 세균이 몸에 들어오지 못하게 막아준다. 하지만 대장균 중에는 독성이 있는 것도 많은데, 이것들이 대장 밖으로 한번 빠져나가면 사람에게 병을 일으킨다. 이런 병원성대장균이 대장에 생긴 구멍을 통해 복막(배를 이루는벽)에 침입하면, 복막염이라는 병을 일으킬 수 있다.또한 특정 대장균이 비뇨기에 침입하면, 요로감염증이라는 고통스러운 병을 일으킨다. 만약 병원성 대장균 균주에 감염된 음식을 누군가 먹게 되면 위장염을 일으키는데, 이 병은 심한 구토와 설사를 동반한다. 이 작은 세균을 대부분 사람이 알게 되는 것은 이런 식중독 뉴스를 통해서다. 이런 나쁜 뉴스의 주인공이 될 때만 빼면 대장균은 해롭기보다는 이로운 세균이다. 전 세계 미생물학 연구실에서는 대장균을 표본 생물로 활용한다. 이렇듯 습성, 생화학, 게놈에 관한 연구가 많이 이루어져 있어서, 사실 대장균은 모든 원핵생물 중 가장 잘 알려진 종이다. 대장균은 배양하기도 쉽고 번식도 빨라서 1940년대 후반부터 유전학 연구에서 흔히 쓰이는 세균이었다. 1970년대부터는 막 발전하던 초기 유전공학 실험에서 많이 활용되면서 대장균의 중요성이 더욱 커졌다. 오늘날까지도 대장균은유전공학자가 많이 선택하는 실험 대상이다. 대장균이 다른 유기체의 유전자를 충실하게 복제해주거나 그 유전자 암호에 해당하는 단백질을 대신 생산해주기 때문이다.
- [단세포

사람도 처음에는 하나의 세포에서 시작한다. 이 시기 세포의 크기는 거의 비슷하며, 약 24시간 동안 머물러 있다가 둘로 갈라진다. 이것이 인간처럼 복잡한 다세포 유기체가 발생하기 위한 첫 번째 단계다. 인간이 하나의 세포에서 시작한다는 사실은 놀랍고도 매혹적이다. 생명의 기본 단위 하나가 다음에 어떤 일을 해야 할지 스스로 알고 있다는 사실은 더욱 놀랍다.
- 서문 <생명의 기본 단위, 세포> 중에서

1675년, 레이우엔훅은 며칠 동안 한자리에 고여 있던 빗물 표본에서 조그만 생물을 관찰했다. 이 미생물은 당시 관찰되던 어떤 생명체보다도 훨씬 작았다. 그는 이것을 극미동물(animalcule)이라고 불렀다. 그 뒤로도 한참동안 같은 자리에 둔 강물이나 우물물, 바닷물을 연구했다. 그가 관찰한 것은 대부분원생동물이나 단세포 조류(藻類)로, 크기는 거의 훅의 코르크 세포와 비슷하거나 훨씬 컸다. 그러다가1676년 레이우엔훅은 이보다 훨씬 작은 극미동물을 관찰할 수 있었다. 이 생물은 크기가 무척 작아 100여 개를 이어야 모래알 크기와 비슷해질 정도였다. 세균(bacteria)을 처음으로 관찰했다고 여겨지는 순간이었다.
- <완전히 새로운 세계를 만나다> 중에서


한편, 영국 런던대학과 케임브리지대학에서는953명의 과학자가 과학사에서 가장 중요하고 유명한 돌파구가 될 주제를 연구하고 있었다. 바로 DNA분자 구조를 밝혀내는 작업으로, 이것은 현대 분자생물학을 탄생시킨다. 런던대학에서는 로절린드 프랭클린(Rosalind Franklin)과 모리스 윌킨스(Maurice Wilkins)라는 분자생물학자 두 명이 엑스선결정학을 이용해D NA를 이루는 분자들의 상대적인 위치를 연구했다. 케임브리지대학에서는 제임스 왓슨(James Watson)과 프랜시스 크릭(Francis Crick)이 엑스선결정학에서 얻은 자료를 바탕으로 DNA 분자 모형을 만들었다. 이들은 당, 인산, 핵염기를 나타내는 수백 개의 금속판을 조립했다. 왓슨과 크릭의 모형은 DNA가 이중나선이라는 사실을 드러내는데, 그 전체적인 모양은 꼬인 줄사다리와 비슷했다. 이 사다리의 가로대를 이루는 것은 핵염기였다. 그들은 당·인산을 등뼈 삼아 두 가닥으로 줄사다리의 줄을 만들었다. 이 두 개의 줄은 가운데에 이어지는 부분이 있어 서로 분리되지 않았다. 등뼈를 따라 이어지는 핵염기의 순서가 바로 유전정보를 운반했다. 생명의 암호를 구성하는 글자인 셈이었다. 이 글자들은 특정 단백질을 만들어내는 조리법을 나타냈다. 한정된 숫자의 핵염기가 각각의 조리법을 암호화하는데, 이것이 바로 하나의 유전자였다
- <생식과 유전을 둘러싼 비밀> 중에서

돌연변이와 유전적 변이가 계속 살아남으려면 그것이 나타나는 개체가 스스로 증식해야 한다. 다윈은 선별적 육종을 하면 사람이 기르는 동식물의 겉모습에 극적 변화를 일으킬 수 있다는 사실을 알아냈다. 다윈은 비둘기를 대상으로 선별적으로 육종하는 실험을 했다. 즉, 특정 형질을 보이는 개체끼리 짝을 지어 그 형질이 계속 유지되고 강화되는지를 살폈다. 다윈은 이것을 ‘인공적 선택’이라고 불렀는데, 이러한 비슷한 변화가 야생에서는 자연선택으로 일어난다는 사실을 깨달았기 때문이었다. 자연환경 속에는 다양한 선택의 압력이 존재하며(서식지 변화, 식량 감소, 종간 경쟁), 그 압력은 시간이 지나면서변화한다. 이 과정에서 유전자를 후대에 가장 잘 전달하는 유기체를 ‘적자’라고 한다. 이 개체는 환경에 가장 적합한 존재다. 다윈은 갈라파고스 제도의 여러 섬에 사는 흉내지빠귀들이 각기 고유한 차이를 인다는 사실을 알아내고, 각각 자기가 사는 섬의 다른 조건에 적응했다는 것을 깨달았다. 그렇기 때문에 변이가 일어나는 것은 필연이다. 자연선택은 무작위로 의도치 않게 진로를 바꿔간다.
- <변이와 함께 진화하다> 중에서

신문 1면을 장식하는 또 다른 세균이 있다면 바로대장균이다. 사실 대장균의 대부분은 사람에게 전혀해롭지 않다. 오히려 도움을 주기도 한다. 대장균은 대장(결장)에 있는 몸에 좋은 원핵생물 중 하나로 비타민 K를 만들어내고, 다른 병원성 세균이 몸에 들어오지 못하게 막아준다. 하지만 대장균 중에는 독성이 있는 것도 많은데, 이것들이 대장 밖으로 한번 빠져나가면 사람에게 병을 일으킨다. 이런 병원성대장균이 대장에 생긴 구멍을 통해 복막(배를 이루는벽)에 침입하면, 복막염이라는 병을 일으킬 수 있다.또한 특정 대장균이 비뇨기에 침입하면, 요로감염증이라는 고통스러운 병을 일으킨다. 만약 병원성 대장균 균주에 감염된 음식을 누군가 먹게 되면 위장염을 일으키는데, 이 병은 심한 구토와 설사를 동반한다. 이 작은 세균을 대부분 사람이 알게 되는 것은 이런 식중독 뉴스를 통해서다. 이런 나쁜 뉴스의 주인공이 될 때만 빼면 대장균은 해롭기보다는 이로운 세균이다. 전 세계 미생물학 연구실에서는 대장균을 표본 생물로 활용한다. 이렇듯 습성, 생화학, 게놈에 관한 연구가 많이 이루어져 있어서, 사실 대장균은 모든 원핵생물 중 가장 잘 알려진 종이다. 대장균은 배양하기도 쉽고 번식도 빨라서 1940년대 후반부터 유전학 연구에서 흔히 쓰이는 세균이었다. 1970년대부터는 막 발전하던 초기 유전공학 실험에서 많이 활용되면서 대장균의 중요성이 더욱 커졌다. 오늘날까지도 대장균은유전공학자가 많이 선택하는 실험 대상이다. 대장균이 다른 유기체의 유전자를 충실하게 복제해주거나 그 유전자 암호에 해당하는 단백질을 대신 생산해주
기 때문이다.
- <단세포 원핵생물> 중에서

들어가며
:생명의 기본 단위, 세포
1장. 세포의 짧은 역사
완전히 새로운 세계를 만나다
진화하는 세포 이론
세포의 수수께끼
생식과 유전을 둘러싼 비밀
유전자의 암호 해독하기
2장. 살아 있는 세포 속으로
세포의 마을, 세포의 도시
세포 바깥에서 관찰하기
단백질 공장
단백질의 이동
세포는 어떻게 에너지를 얻을까
3장. 세포는 세포를 낳는다
스스로 번식하고 성장하는 세포
세포주기
DNA 복제하기
체세포분열
유성생식
다양한 생식세포
유전자 변이
변이와 함께 진화하다
유전공학의 시대
4장. 외톨이 단세포생물
단세포생물의 생존
단세포 원핵생물
단세포 진핵생물
5장. 함께 모이기, 다세포생물
세포와 조직
세포의 연합과 번성
세포의 노동 분업
유전자를 전달할 준비
6장. 세포의 죽음
죽음, 그리고 시작
세균을 어떻게 죽일까
생명의 방어 전략
죽지 않는 세포
7장. 우리 몸의 다양한 세포
인간 몸의 세포
용어 해설
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